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土壤侵蚀是一个世界性的环境问题。随着经济的发展和人类活动的加剧，土壤侵蚀带来的水土流失，以及由此导致的生态环境问题日益严重。坡面水力侵蚀过程是土壤水蚀的基础和核心过程，虽然目前已有大量的研究成果，但对坡面水蚀中的一些基础动力学问题的认识仍有待深入。本文从流体力学的角度出发，对坡面水力侵蚀问题中的一些基础动力学过程进行了较为细致的研究和讨论，主要包括以下内容：
⑴通过理论分析结合实验数据分析，对自然条件下坡面薄层水流的流动和侵蚀特性进行了探讨，重点讨论了其中的两个关键动力学过程----击溅过程和重力控制的流动过程；提出了对重力控制的流动状态的分区模式；半定量地给出了击溅过程中水沙输运与击溅参数的关系；并基于上述研究，对自然降雨条件下薄层水流的流态和阻力问题进行了讨论。
⑵使用SPH方法对雨滴击溅过程进行了较为细致的模拟研究，分析了不同击溅类型的特点，讨论了雨滴大小、方向、垫层厚度等击溅参数对击溅过程的影响；对击溅压力的大小和分布进行了讨论，并分析了不同条件下击溅喷射物的驱动机制和掺混特征。
⑶使用数值实验手段讨论了复杂微地貌条件下薄层水流阻力规律；构建了通过叠加多个“元地形”来产生复杂微地貌的方法；对复杂微地貌条件下薄层水流的流动特性进行了细致模拟；通过大量的数值实验，讨论了复杂微地貌条件下，微地貌特征高度、流量、坡度等参数变化对流动阻力的大小和组成的影响。
⑷针对同时存在细沟和细沟间区域的复杂坡面上的侵蚀过程，重点讨论了细沟和沟间水流联合作用而形成的二元侵蚀模式，并建立了一个能够反映这种模式的复杂坡面二维二元侵蚀模型；利用该模型，对典型坡面侵蚀的空间分布进行了数值模拟研究，获得坡面侵蚀分布的规律；并讨论了坡度、细沟长度等参数对坡面侵蚀分布和总量的影响。
⑸验证了数字结构光三维测量技术在粗糙土壤表面测量的可行性，并针对坡面微地貌测量的典型需求，设计建构了一套实用的单摄像机结构光坡面微地貌测量设备。